川北閬中-南部地區千佛崖組烴源巖地球化學特征及勘探方向

袁東山,黃開創

(1.中國石化西南油氣分公司勘探開發研究院,四川 成都 610041;2.中國石化西南油氣分公司地質中心實驗室,四川 成都 610041)

四川盆地北部中石化西南油氣分公司閬中-南部區塊在20世紀80年代侏羅系自流井組大安寨段取得勘探突破后[1-2],一直未在陸相其他層系中取得突破,近年來川北地區在侏羅系地層頁巖油氣勘探取得發現[3],在閬中-南部地區,三疊系須家河組油氣成藏地質條件異常復雜,侏羅系沙溪廟組及以上地層缺乏有效溝通烴源巖的斷層,但在侏羅系千佛崖組烴源巖和儲層砂體均發育,不僅具備自生自儲的良好成藏條件,而且具有常規、非常規油氣勘探潛力。本文主要通過對千佛崖組烴源巖地球化學特征的研究,為油氣勘探提供依據和方向。

1 區域地質概況

中石化西南油氣分公司閬中-南部區塊區域構造上屬于四川盆地川中隆起北部斜坡帶,整體構造呈向北東的斜坡。區內構造格局基本定型于燕山中晚期至喜山期,發育一系列走向近東西、北東-南西和北西-南東向的短軸狀、鼻狀和箱狀平緩褶皺。陸相地層由上至下分別為侏羅系上統蓬萊鎮組、遂寧組、中統上沙溪廟組、下沙溪廟組、千佛崖組、下統自流井組、三疊系上統須家河組二段～五段(六段)和小塘子組,須家河組～侏羅系累計沉積厚度約4 000 m。千佛崖組沉積時沉積環境主要為濱淺湖、淺湖以及半深湖,暗色泥巖發育。

2 千佛崖組烴源巖有機地球化學特征

根據巖性組合及電性特征,研究區千佛崖組自上而下分為千三段(J2q3)、千二段(J2q2)和千一段(J2q1)。各段泥巖發育,泥巖厚度占段厚80%以上,但千三段、千一段泥巖主要為綠灰色、棕色泥巖,灰黑色、黑色泥頁巖主要發育在千二段,暗色泥頁巖單層厚度1.50～35.50 m不等。通過對閬中-南部地區單井千二段暗色泥巖厚度統計,千二段烴源巖厚度在40～60 m之間(圖1)。

圖1 閬中-南部地區千佛崖組千二段烴源巖厚度等值線圖

2.1 有機質豐度

有機碳含量(TOC)和生烴潛量(S1+S2)是目前公認的評價有機質豐度最有效的指標[4-9]。閬中-南部地區千二段烴源巖TOC值分布在0.01%～3.66%之間,平均值為1.11%,其中23%的樣品TOC值小于0.5%,33%的樣品TOC值分布在0.5%～1.0%之間,44%的樣品TOC值在1.0%以上(圖2);千二段烴源巖S1+S2值分布在0.01～10.53 mg/g之間,平均值為2.31 mg/g,其中32.8%的樣品S1+S2值小于0.5 mg/g,55.5%的樣品S1+S2值分布在0.5～6.0 mg/g之間,11.7%的樣品S1+S2值在6.0 mg/g以上(圖3);按照中國湖相泥巖有機質豐度評價標準,閬中-南部地區千二段烴源巖整體為中等～好烴源巖。

圖2 閬中-南部地區千佛崖組千二段烴源巖TOC分布特征

圖3 閬中-南部地區千佛崖組千二段烴源巖S1+S2分布特征

2.2 有機質類型

干酪根組分常用來進行烴源巖有機質類型的判別[10]。閬中-南部地區千二段烴源巖干酪根鏡下鑒定結果表明,千二段烴源巖顯微組分中腐泥組+殼質組相對含量為3.6%～85.6%,鏡質組相對含量為9.3%～52%,惰質組相對含量為1.9%～74%(圖4),類型指數為-87.35～73.7,顯微組分與類型指數數據顯示,千二段烴源巖類型多樣,Ⅲ型、Ⅱ2型、Ⅱ1型干酪根均有。

圖4 閬中-南部地區千佛崖組千二段烴源巖顯微組分三角圖

巖石熱解參數也可用于判別有機質的類型。通過氫指數與S1+S2相關分析(圖5),也表明千二段烴源巖有機質類型主要為Ⅲ型、Ⅱ2型和Ⅱ1型。

圖5 閬中-南部地區千佛崖組千二段烴源巖氫指數與S1+S2相關圖

2.3 有機質成熟度

鏡質體反射率(Ro)是判斷陸相泥質烴源巖有機質成熟度最成熟的指標。閬中-南部地區千二段烴源巖Ro值在0.95%～1.19%之間,處于成熟演化階段。

3 有利勘探方向分析

閬中-南部地區從晚侏羅世開始位于川中古隆起與川北坳陷之間的斜坡帶,是油氣運移的指向區,具備形成大中型油氣田的有利構造條件。但是勘探實踐證實,閬中-南部地區只在侏羅系自流井組大安寨段取得較好的油氣勘探成果,這主要與大安寨段具有良好的油氣成藏組合條件有關,該地區后期在陸相須家河組等層系也進行了勘探部署工作,部分探井也取得了一定油氣成果,但是須家河組儲層致密、產水明顯等不利因素以及下沙溪廟組以上地層缺乏有效油氣運移通道,導致閬中-南部地區油氣勘探工作一直無法有效開展。

隨著勘探思路的轉變以及臨區頁巖油氣勘探取得顯著成果,閬中-南部地區侏羅系千佛崖組成為有利勘探目標。從千佛崖組烴源巖特征分析可知,千佛崖組主要發育泥巖,夾多層薄層細粒石英砂巖及細粒長石巖屑石英砂巖,烴源巖主要分布在千佛崖組中部的千二段,有機質豐度較高,有機質類型既有利于生氣的Ⅲ型干酪根,又有利于生油的Ⅱ1型干酪根,有機質成熟度目前處于成熟階段,而臨區取得油氣突破的平安1井所在區域,千佛崖組有機質類型以Ⅱ1-Ⅱ2型為主,腐泥組和殼質組含量高,烴源巖成熟度高(RO在1.5%以上),頁巖產層裂縫發育。因此閬中-南部地區千佛崖組勘探可以常規、非常規并舉,在千佛崖組千二段可以開展非常規頁巖油氣勘探,在千三段可以開展常規油氣勘探,水平井的實施可取得更加良好的勘探效果。

4 結語

(1)閬中-南部區塊千佛崖組烴源巖主要分布在千二段,烴源巖厚40～60 m,TOC平均值為1.11%,為中等-好烴源巖,烴源巖有機質類型多樣,主要為Ⅲ型、Ⅱ2型和Ⅱ1型,烴源巖Ro值在0.95%～1.19%之間,處于成熟演化階段,未達到高成熟演化階段。

(2)閬中-南部地區千佛崖組勘探可以常規、非常規并舉,千佛崖組千二段以非常規頁巖油氣勘探為主,千三段以常規油氣勘探為主,實施水平井可取得更加良好的勘探效果。